JPWO2018173573A1 - モービルマッピングシステム及び測位端末装置 - Google Patents

Abstract

計測車両（１００）に搭載されるモービルマッピングシステム（１０１）は、測位端末装置（２００）、通信装置（３００）、表示装置（４００）、計測装置を構成する計測ユニット（１１０）及びオドメータ（１２０）を備える。通信装置（３００）は、測位補強データを送信する補正情報センター装置（７１０）から測位補強データを受信する。測位端末装置（２００）は、通信装置（３００）から測位補強データを取得し、測位衛星（６０１）から測位信号を受信し、少なくとも測位信号を用いて位置を検出する。また、測位端末装置（２００）は、測位信号と測位補強データとを用いて位置を検出するフィックス状態にある場合、フィックス状態にあることを表示装置（４００）に表示する。

Description

この発明は、モービルマッピングシステム及び、モービルマッピングシステムで使用される測位端末装置に関する。

従来のＭＭＳ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｍａｐｐｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）では、電子基準点データに基づく測位補強データを取得していない。このため、ＧＰＳ受信装置から測位解が得られているかどうかは有効衛星数からの予測で行っている。また、測位解が得られているだろう予測に基づいて測位位置の誤差予測を実施している（例えば、特許文献１）。
従来のＭＭＳでは、測位解が得られているだろうという予測であるため、以下の課題があった。
（１）確実性の向上のために、ＭＭＳを搭載したＭＭＳ計測車両では、静止時間を長めに設定している。例えば、初期静止は６分、中間静止は２分としており、無用な静止時間があり得る。
（２）静止時間を長めに設定したとしても、測位位置の確実性に欠ける場合がある。つまり、従来では、後処理工程で測位補強データが取得され、この測位補強データとＭＭＳ計測車両で取得した位置情報とを用いて、測位演算において測位解が算出されるが、測位演算において測位解が得られない場合が発生する。これは電子基準点及び電離層にかかわるものであり、現状システムでは不可避である。測位演算において測位解が得られない場合、期待する位置精度が得られず、後処理が出来ない事態も発生する。この場合はＭＭＳ計測車両を用いての再測定となり、大幅な時間ロスが発生する。

さらに詳しく説明すれば以下のようである。
＜現状のＭＭＳの技術＞
従来のＭＭＳ技術の場合は、ＭＭＳ計測車両は衛星を最低５つ以上確保できる場所に移動し、２分間静止する事で、誤差予測にて導き出したフィックス予測状態を得る事ができる。
ここで、「フィックス予測状態」とは、フィックス状態と考えて良い状態をいう。
そして、「フィックス状態」とは、測位演算において、測位解が得られた状態をいう。
ＭＭＳの計測には、方位角検定、初期静止、初期化走行、終了走行等の手順が存在し、従来の運用では、以下の項目を実施しなければならない。
（ａ）衛星を５つ以上確保しづらい場所で計測している場合は、衛星を探す手間がかかる。
（ｂ）フィックス予測状態を得るために、ＭＭＳ計測車両は２分間の静止が必要となる。
（ｃ）計測中に予測誤差が規定値を超えた場合（超えそうな場合）は、ＭＭＳ計測車両は、衛星が５つ以上確保できる場所に移動し、フィックス予測状態が得られるまで静止しなければならない。
（ｄ）計測中に誤差推定を行うが、あくまで推定であり正確な誤差ではない。この為、推定誤差より後処理後の誤差が大きく、再計測を実施しなければならない場合がある。
（ｅ）計測中にＭＭＳ計測車両が捕捉している衛星と、後処理時に使用される電子基準点が捕捉していた衛星とが一致しない場合は、計測中はフィックス予測状態であっても、後処理結果ではフィックス状態を得られない。

つまり、ＭＭＳ計測車両による従来の計測では、位置検出においては測位補強データを使用していない。このため、ＭＭＳ計測車両による計測では、現実にフィックス状態にあることを提示することはできず、単に、フィックス予測状態しか提示できなかった。

特開２００９−３００３５５号公報

この発明は、ＭＭＳ計測車両の車中で、実際にフィックス状態であることを示すことのできるシステムの提供を目的とする。

この発明のモービルマッピングシステムは、
通信装置と、表示装置と、測位端末装置と、計測装置とを備え、車両に搭載されるモービルマッピングシステムであって、
前記通信装置は、
測位補強データを送信する測位補強データ送信装置から、前記測位補強データを受信し、
前記測位端末装置は、
前記通信装置から前記測位補強データを取得し、測位信号を送信する測位衛星から前記測位信号を受信し、少なくとも前記測位信号を用いて位置を検出するとともに、前記測位信号と前記測位補強データとを用いて前記位置を検出するフィックス状態にある場合、前記フィックス状態にあることを前記表示装置に表示する。

この発明により、ＭＭＳ計測車両において、実際にフィックス状態にあることを示すことのできるシステムを提供できる。
また、実際にフィックス状態にあることを車両内で確認できることにより、必要以上に測位解を得るために時間待ちをしなくても良くなり、計測の効率が向上する。また、実際にフィックス状態にあることを車両内で確認できることにより、結果的に測位解が得られなかったというような予測誤りが無くなるので、計測の失敗がなくなり、再計測などの二度手間を防ぐことができる。

実施の形態１の図で、計測システム１０００の構成を示す図。 実施の形態１の図で、計測車両１００に搭載される装置を示す図。 実施の形態１の図で、測位端末装置２００のハードウェア構成を示す図。 実施の形態１の図で、計測システム１０００の動作を示すフローチャート。 実施の形態１の図で、表示装置４００でのＦｉｘインジケータ４０１とスカイプロット４０２との表示態様を示す図。 実施の形態１の図で、３次元計測データにフィックス状態情報を反映した状態を模式的に示す図。 実施の形態１の図で、変形例を示す図。

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一または相当する部分については、説明を適宜省略または簡略化する。

実施の形態１．
＊＊＊構成の説明＊＊＊

まず、フィックス状態を定義しておく。
「フィックス状態」とは、背景技術でも述べたが、測位演算において、測位解が得られた状態をいう。別の定義をすれば、「フィックス状態」とは、規定数以上の測位衛星について、それぞれの信号の波数が決定している状態をいう。

図１〜図７を参照して実施の形態１の計測システム１０００を説明する。計測システム１０００の主な特徴は、以下のようである。従来ではＭＭＳ計測車両は位置の検出においては測位補強データを使用していない。このため、ＭＭＳ計測車両では現実にフィックス状態にあることを提示することはできず、単にフィックス状態にあるであろうという予測しか提示できなかった。これに対して、本実施の形態の計測システム１０００では、車両に搭載された、通信装置３００あるいは衛星信号受信装置１５０が測位補強データを受信し、測位端末装置２００が測位補強データを用いて位置を検出する。従って、ＭＭＳ計測車両において、現実にフィックス状態にあることを表示装置４００に表示できる。つまり、計測システム１０００では、後述のように、ＭＭＳ計測車両に搭載された各種の装置は、補正情報センター装置７１０あるいは準天頂衛星６０２と通信を行う事により、ＭＭＳ計測車両の中で、測位補強データを取得し、測位解演算を実施できる。これにより予測ではない、結果としての測位解が得られる。そのため、効果として、フィックス状態になった時点でＭＭＳ計測車両は次の走行を開始できるので、不要に静止時間を無駄にすることが無くなる。

図１は計測システム１０００を示す。計測システム１０００は、ＭＭＳを搭載した計測車両１００、補正情報センター７００、後処理装置８００を備えている。計測車両１００はＭＭＳ計測車両である。計測車両１００は、測位端末装置２００と通信装置３００等を備えている。通信装置３００はインターネット９００を介して補正情報センター７００の補正情報センター装置７１０と通信可能である。通信装置３００は補正情報センター装置７１０から測位補強データを受信し、測位端末装置２００へ測位補強データを出力する。補正情報センター７００は補正情報センター装置７１０を備えている。

測位端末装置２００は、測位衛星６０１の送信する測位信号を受信して、位置を検出する。本実施の形態では測位補強データが使用可能な場合、測位端末装置２００はＲＴＫ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ）による測位を行う。計測車両１００で計測されたＲＴＫ測位結果と３次元計測データとは、後処理装置８００の後処理演算部８１０で後処理され、後処理の結果が、出力データ８２０として出力される。

図２は、計測車両１００に搭載される装置を示す。計測車両１００に搭載されるＭＭＳは、計測ユニット１１０、オドメータ１２０、測位端末装置２００、通信装置３００、表示装置４００、計測された３次元計測データを格納する３次元計測データ記憶装置５００を備える。計測ユニット１１０は、カメラ１１１Ａ〜１１１Ｆ、レーザスキャナ１１２Ａ〜１１２Ｄ、ＧＰＳアンテナ１１３Ａ〜１１３Ｃ、ＩＭＵ（航法慣性装置）１１４を備える。モービルマッピングシステム１０１は、通信装置３００と、表示装置４００と、測位端末装置２００と、計測装置である計測ユニット１１０及びオドメータ１２０とを備える。モービルマッピングシステム１０１は、計測車両１００に搭載される。

図３は、測位端末装置２００のハードウェア構成を示している。測位端末装置２００はコンピュータである。測位端末装置２００はハードウェアとして、プロセッサ２１０、主記憶装置２２０、補助記憶装置２３０、入出力インタフェース装置２４０及び衛星信号受信装置２５０を備えている。プロセッサ２１０は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。

プロセッサ２１０は、演算処理を行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。プロセッサ２１０は、具体例としては、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。

主記憶装置２２０は、読み書きが可能な揮発性の記憶装置である。主記憶装置２２０の具体例としては、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。

補助記憶装置２３０は、読み書きが可能な不揮発性の記憶装置である。補助記憶装置２３０には、測位端末装置２００の機能を実現するためのプログラムや他のデータが記憶される。補助記憶装置２３０は、具体例としては、磁気ディスク装置（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）である。また、補助記憶装置２３０は、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）といった可搬記憶媒体を使用する記憶装置であってもよい。

入出力インタフェース装置２４０は、プロセッサ２１０が衛星信号受信装置２５０、通信装置３００、表示装置４００及び３次元計測データ記憶装置５００と通信するためのインタフェース装置である。

衛星信号受信装置２５０は、測位衛星６０１の送信する測位信号を受信し、入出力インタフェース装置２４０を介して測位信号をプロセッサ２１０に送る。

測位端末装置２００は、機能要素として、測位補強データ取得部２１１、測位部２１２、フィックス状態検出部２１３、衛星決定部２１４を備える。測位補強データ取得部２１１、測位部２１２、フィックス状態検出部２１３、衛星決定部２１４の機能は、プログラムにより実現される。補助記憶装置２３０には、測位補強データ取得部２１１、測位部２１２、フィックス状態検出部２１３、衛星決定部２１４の機能を実現するプログラムが記憶されている。このプログラムは、プロセッサ２１０により読み込まれ実行される。これにより、測位補強データ取得部２１１、測位部２１２、フィックス状態検出部２１３、衛星決定部２１４の機能が実現される。
なお、測位補強データ取得部２１１、測位部２１２、フィックス状態検出部２１３、衛星決定部２１４の機能を実現するプログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体に格納されて提供されてもよいし、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。

図３では、プロセッサ２１０は、１つだけ示されている。しかし、測位端末装置２００は、プロセッサ２１０を代替する複数のプロセッサを備えていてもよい。これら複数のプロセッサは、測位補強データ取得部２１１、測位部２１２、フィックス状態検出部２１３、衛星決定部２１４のプログラムの実行を分担する。それぞれのプロセッサは、プロセッサ２１０と同じように、演算処理を行うＩＣである。
なお、プロセッサ２１０及びプロセッサ２１０を代替する複数のプロセッサは、プロセッシングサーキットリとも呼ばれる。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図４は、計測システム１０００の動作を示すフローチャートである。図４を参照して計測システム１０００の動作を説明する。

ステップＳ１１において、通信装置３００は、補正情報センター装置７１０と通信を行い、リアルタイムに電子基準点ｉの測位補強データを取得する。なお、測位部２１２は、測位信号を送信する測位衛星６０１から測位信号を受信し、少なくとも測位信号を用いて位置を検出する。この場合、通信装置３００は測位補強データを取得するに際し、まず、測位補強データを使用することなく測位衛星６０１の送信する測位信号から測位部２１２が計算した概略位置を、測位端末装置２００から取得し、補正情報センター装置７１０に送信する。補正情報センター装置７１０は、複数の電子基準点の中で概略位置により近い電子基準点ｉに関する測位補強データを、通信装置３００に送信する。

ステップＳ１２において、通信装置３００は測位補強データを測位端末装置２００へ出力する。

ステップＳ１３において、測位端末装置２００の測位補強データ取得部２１１が、通信装置３００から送られた測位補強データを取得する。

ステップＳ１４において、測位部２１２が、測位補強データ及び測位信号を用いて測位を実施する。

ステップＳ１５において、フィックス状態検出部２１３は、測位部２１２で計算されたＲＴＫ測位結果である測位解をリアルタイムに取得する。
並行してフィックス状態検出部２１３は、以下の（１）−（３）を行う。
（１）フィックス状態にあるかどうかを判断する。
（２）フィックス状態かどうかを表示装置４００に表示する。
（３）フィックス状態かどうかを示す情報を３次元計測データに反映する。
上記（２）では、フィックス状態検出部２１３は、測位部２１２が測位補強データと測位信号とを用いて位置を検出したフィックス状態にある場合、フィックス状態にあることを、計測車両１００に搭載された表示装置４００に表示する。
図５は表示装置４００のＦｉｘインジケータ４０１とスカイプロット４０２との表示態様を示している。図５のように、表示装置４００のＦｉｘインジケータ４０１に、フィックス状態が表示される。
上記（３）では、フィックス状態検出部２１３は、計測装置（計測ユニット１１０、オドメータ１２０）の計測により得られた３次元計測データにフィックス状態を示すフィックス状態情報を反映する。３次元計測データは３次元計測データ記憶装置５００に格納されている。
図６は、３次元計測データにフィックス状態情報を反映した状態を模式的に示す図である。図６の「Ｆｉｘ」及び「ＮＯＮ−Ｆｉｘ」がフィックス状態情報であり、「Ｆｉｘ」はフィックス状態であることを示し、「ＮＯＮ−Ｆｉｘ」はフィックス状態にないことを示す。
「フィックス状態にない」とは、測位解が得られていないことを示す。

ステップＳ１６において、衛星決定部２１４は、取得した、電子基準点ｉに関する測位補強データを解析する。
また、衛星決定部２１４は、電子基準点ｉが捕捉している測位衛星６０１を決定し、かつ、現在、測位端末装置２００が、受信している測位信号によって捕捉している測位衛星６０１を決定する。
そして、衛星決定部２１４は、両者の測位衛星６０１を表示装置４００に表示する。図５のように、捕捉されている測位衛星を示すスカイプロット４０２が表示される。このように、衛星決定部２１４は、測位補強データから、測位補強データの生成のために捕捉された測位衛星６０１を決定する。また衛星決定部２１４は、測位部２１２が受信した測位信号から位置検出のために捕捉された測位衛星６０１を決定する。
衛星決定部２１４は、測位補強データの生成に関わる複数の測位衛星６０１のうち、位置の検出に関わる複数の測位衛星６０１と一致しない測位衛星６０１を、位置の検出に関わる測位衛星６０１と一致する測位衛星６０１と異なる態様で表示する。
図５では黒丸４０３が位置の検出に関わる測位衛星６０１を示し、白丸４０４が一致しない測位衛星６０１を示す。

ステップＳ１７において、測位補強データ取得部２１１は、一定間隔で、補正情報センター装置７１０に、測位部２１２が計算した自己位置を通信装置３００を介して送信する。補正情報センター装置７１０は、自己位置に一番近い場所の電子基準点ｉの測位補強データを通信装置３００に送信する。通信装置３００は、測位補強データを送信する測位補強データ送信装置である補正情報センター装置７１０から測位補強データを受信する装置であって、計測車両１００に搭載された装置である。測位補強データ取得部２１１は、通信装置３００を介して測位補強データを取得するとともに、測位部２１２が測位した位置を、通信装置３００を介して補正情報センター装置７１０に送信する。これにより測位補強データ取得部２１１は、送信した位置に適合する測位補強データを、補正情報センター装置７１０から通信装置３００を介して取得する。

図４による処理が終了した場合、３次元計測データ５１０とＲＴＫ測位結果２６０とは後処理装置８００に送られ、後処理演算部８１０で処理され、この処理結果が出力データ８２０として出力される。

＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
現状のＭＭＳは計測データの後処理を前提としたシステムであり、後処理後でないと最終結果が得られない。その為、フィックス予測状態をもとにした現状のＭＭＳの計測では、必要な位置精度を得ていない状態で３次元計測を行ってしまい、後処理後に再計測となる場合があった。しかし、実施の形態１では、ＭＭＳの計測車両１００に測位端末装置２００及び通信装置３００を搭載し、通信装置３００が補正情報センター装置７１０から測位補強データを取得する。このため実施の形態１では、測位端末装置２００は測位補強データと測位信号とからＲＴＫ測位結果をリアルタイムに取得する事が可能となる。よって、計測車両１００において現実のフィックス状態にあるかどうかを提示することができる。これにより、後処理後にフィックス状態が得られない課題や、フィックス予測状態を得る為に必要な２分間静止等の手間がかかるという課題を解消できる。

＜変形例＞
図７は実施の形態１の変形例を示す図である。図７は図１に対して、測位補強データを準天頂衛星６０２から配信する構成を示す。図７には４基の測位衛星６０１と１基の準天頂衛星６０２を示している。準天頂衛星６０２は測位補強データと測位信号を送信する。準天頂衛星６０２は、測位補強データを送信する測位補強データ送信装置である。図１との相違は、図７では、通信装置３００及び補正情報センター７００が不要であることである。準天頂衛星６０２は、日本領域を複数のブロックに分けた各ブロックの測位補強データを順番に送信する。この＜変形例＞の動作は図４とほぼ同様であるが、ステップＳ１１が異なり、ステップＳ１７は不要となる。つまり、測位端末装置２００は、概略位置をもとに準天頂衛星６０２から送信される各ブロックの測位補強データのなかから、概略位置に近い測位補強データを選択する。よって、ステップＳ１７は不要となる。なお、衛星信号受信装置２５０が、測位信号に加え準天頂衛星６０２から測位補強データを受信し、入出力インタフェース装置２４０を介してプロセッサ２１０に送る。

この＜変形例＞によれば、上記で述べた実施の形態１の効果に加え、補正情報センター装置７１０との通信が不要となる効果がある。

１００ 計測車両、１１０ 計測ユニット、１１１Ａ〜１１１Ｆ カメラ、１１２Ａ〜１１２Ｄ レーザスキャナ、１１３Ａ〜１１１Ｃ ＧＰＳアンテナ、１１４ ＩＭＵ、１２０ オドメータ、２００ 測位端末装置、２１０ プロセッサ、２１１ 測位補強データ取得部、２１２ 測位部、２１３ フィックス状態検出部、２１４ 衛星決定部、２２０ 主記憶装置、２３０ 補助記憶装置、２４０ 入出力インタフェース装置、２５０ 衛星信号受信装置、２６０ ＲＴＫ測位結果、３００ 通信装置、４００ 表示装置、５００ ３次元計測データ記憶装置、５１０ ３次元計測データ、６０１ 測位衛星、６０２ 準天頂衛星、７００ 補正情報センター、７１０ 補正情報センター装置、８００ 後処理装置、８１０ 後処理演算部、８２０ 出力データ、９００ インターネット、１０００ 計測システム。

Claims (6)

1. 通信装置と、表示装置と、測位端末装置と、計測装置とを備え、車両に搭載されるモービルマッピングシステムであって、
   前記通信装置は、
   測位補強データを送信する測位補強データ送信装置から、前記測位補強データを受信し、
   前記測位端末装置は、
   前記通信装置から前記測位補強データを取得し、測位信号を送信する測位衛星から前記測位信号を受信し、少なくとも前記測位信号を用いて位置を検出するとともに、前記測位信号と前記測位補強データとを用いて前記位置を検出するフィックス状態にある場合、前記フィックス状態にあることを前記表示装置に表示する、
   モービルマッピングシステム。
2. 前記測位端末装置は、
   前記計測装置が計測した計測データに前記フィックス状態を示すフィックス状態情報を反映する請求項１に記載のモービルマッピングシステム。
3. 車両に搭載されたモービルマッピングピングシステムの備える測位端末装置において、
   測位補強データを取得する測位補強データ取得部と、
   測位信号を送信する測位衛星から前記測位信号を受信し、少なくとも前記測位信号を用いて位置を検出する測位部と、
   前記測位部が前記測位補強データと前記測位信号とを用いて前記位置を検出するフィックス状態にある場合、前記フィックス状態にあることを、前記車両に搭載された表示装置に表示するフィックス状態検出部と
   を備える測位端末装置。
4. 前記測位端末装置は、さらに、
   前記測位補強データから、前記測位補強データの生成のために捕捉された前記測位衛星を決定し、前記測位部が受信した前記測位信号から、前記位置の検出のために捕捉された前記測位衛星を決定し、前記測位補強データの生成に関わる前記測位衛星のうち前記位置の検出に関わる前記測位衛星と一致しない測位衛星を、前記位置の検出に関わる前記測位衛星と一致する前記測位衛星と異なる態様で前記表示装置に表示する請求項３に記載の測位端末装置。
5. 前記測位補強データ取得部は、
   前記測位補強データを送信する測位補強データ送信装置から前記測位補強データを受信する装置であって前記車両に搭載された装置である通信装置を介して前記測位補強データを取得するとともに、前記測位部が測位した前記位置を、前記通信装置を介して前記測位補強データ送信装置に送信することにより、送信した前記位置に適合する前記測位補強データを、前記測位補強データ送信装置から前記通信装置を介して取得する請求項３または請求項４に記載の測位端末装置。
6. 前記測位補強データ取得部は、
   前記測位補強データを送信する準天頂衛星から前記測位補強データを受信する装置であって、前記車両に搭載された装置である通信装置を介して前記測位補強データを取得する請求項３または請求項４に記載の測位端末装置。

Images